現(xiàn)有轎車發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)分析報(bào)告

1、現(xiàn)有轎車發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)分析.發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)結(jié)構(gòu).發(fā)動(dòng)機(jī)排量：發(fā)動(dòng)機(jī)排量是發(fā)動(dòng)機(jī)各汽缸工作容積的總和，一般 用升(L)表示。而汽缸工作容積則是指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò) 的氣體容積，又稱為單缸排量，它取決于缸徑和活塞行程。發(fā)動(dòng)機(jī)排 量是非常重要的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，它比缸徑和缸數(shù)更能代表發(fā)動(dòng)機(jī)的大 小,發(fā)動(dòng)機(jī)的許多指標(biāo)都同排氣量密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，排量越大， 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率越大。.發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)：例如“ L4”、“ V6”、“ V8'、“ W12這些都表示發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的排列形式和缸數(shù)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用缸數(shù)有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。一般說(shuō)來(lái)，排量1升以下的發(fā)動(dòng)機(jī)常用3 缸，例如0.

2、8升的奧拓和福萊爾轎車。排量1升至2.5升一般為4缸 發(fā)動(dòng)機(jī)，常見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)型轎車以及中檔轎車發(fā)動(dòng)機(jī)基本都是4缸。3升左右的發(fā)動(dòng)機(jī)一般為6缸，比如排量3.0升的君威和新雅閣轎車。排 量4升左右的發(fā)動(dòng)機(jī)一般為 8缸，比如排量4.7升的北京吉普的 JEEP4700排量5.5升以上的發(fā)動(dòng)機(jī)一般用12缸發(fā)動(dòng)機(jī)，例如排量6 升的寶馬760Li就采用V12發(fā)動(dòng)機(jī)。在同等缸徑下，通常缸數(shù)越多 排量越大，功率也就越高；而在發(fā)動(dòng)機(jī)排量相同的情況下，缸數(shù)越多， 缸徑越小，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就可以提高，從而獲得較大的提升功率。.四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理當(dāng)前轎車主要使用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)做功，所以這里給出了四沖程發(fā)動(dòng)工 作原理。進(jìn)氣沖程活

3、塞在曲軸的帶動(dòng)下由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。此時(shí)排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門開 啟。在活塞移動(dòng)過(guò)程中，氣缸容積逐漸增大，氣缸內(nèi)形成一定的真空度?？?氣和汽油的混合物通過(guò)進(jìn)氣門被吸入氣缸， 并在氣缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃 混合氣。壓縮沖程進(jìn)氣沖程結(jié)束后，曲軸繼續(xù)帶動(dòng)活塞由下止點(diǎn)移至上止點(diǎn)。這時(shí)，進(jìn)、 排氣門均關(guān)閉。隨著活塞移動(dòng)，氣缸容積不斷減小，氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮， 其壓力和溫度同時(shí)升高。作功沖程壓縮沖程結(jié)束時(shí)，安裝在氣缸蓋上的火花塞產(chǎn)生電火花，將氣缸內(nèi)的可 燃混合氣點(diǎn)燃，火焰迅速傳遍整個(gè)燃燒室，同時(shí)放出大量的熱能。燃燒氣體 的體積急劇膨脹，壓力和溫度迅速升高。在氣體壓力的作用下，活塞由上止 點(diǎn)移至下止點(diǎn)，并通過(guò)

4、連桿推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)作功。這時(shí)，進(jìn)、排氣門仍舊關(guān)閉。排氣沖程排氣沖程開始，排氣門開啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，曲軸通過(guò)連桿帶動(dòng)活塞 由下止點(diǎn)移至上止點(diǎn)，此時(shí)膨脹過(guò)后的燃燒氣體（或稱廢氣）在其自身剩余壓 力和在活塞的推動(dòng)下，經(jīng)排氣門排出氣缸之外。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，排氣 行程結(jié)束，排氣門關(guān)閉。三.發(fā)動(dòng)機(jī)分類及其優(yōu)缺點(diǎn)分析發(fā)動(dòng)機(jī)的分類.按進(jìn)氣系統(tǒng)工作方式一. 自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)：自然吸氣是汽車進(jìn)氣的一種，是在不通過(guò)任何增壓器的情況下，大氣壓 將空氣壓入燃燒室的一種形式。二. 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)：渦輪增壓，是一種利用內(nèi)燃機(jī)運(yùn)作轉(zhuǎn)產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)）的技術(shù)。增壓原理渦輪增壓裝置主要是由渦輪室和增壓器組成。首先是渦輪

5、室的進(jìn)氣口與 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管相連，排氣口則接在排氣管上。然后增壓器的進(jìn)氣口與空氣 濾清器管道相連，排氣口接在進(jìn)氣管上，最后渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和 增壓器內(nèi)，二者同軸剛性聯(lián)接。這就是一個(gè)完整的渦輪增壓裝置。一般來(lái)說(shuō)，渦輪增壓都是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來(lái)推動(dòng)渦輪室 內(nèi)的渦輪，渦輪帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓縮輸送由空氣濾清器管道來(lái)的空氣, 使之增壓之后進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快，廢氣的排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也 同步增快，葉輪又壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以使 更多的燃料充分燃燒，相應(yīng)的增加燃料量和調(diào)整一下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以 實(shí)現(xiàn)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。三機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械增壓是

6、指針對(duì)自然進(jìn)氣引擎在高轉(zhuǎn)速區(qū)域會(huì)出現(xiàn)進(jìn)氣效率低落的問(wèn) 題，從最基本的關(guān)鍵點(diǎn)著手，也就是想辦法提升進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣壓力，以 克服氣門干涉阻力，雖然進(jìn)氣歧管、氣門、凸輪軸的尺寸不變，但由于進(jìn)氣 壓力增加的結(jié)果，讓每次氣門開啟時(shí)間內(nèi)能擠入燃燒室的空氣增加了，因此 噴油量也能相對(duì)增加，讓引擎的工作能量比增壓之前更為強(qiáng)大。增壓原理由于各類引擎的皮帶盤尺寸差異不大，同時(shí)受限于引擎安裝空間，因此 機(jī)械增壓器的工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于3,000rpm，與渦輪增壓器經(jīng)常處于10,000rpm 以上超高轉(zhuǎn)域的情形相去甚遠(yuǎn)，同時(shí)機(jī)械增壓器轉(zhuǎn)速是完全連動(dòng)于引擎轉(zhuǎn) 速，兩者呈現(xiàn)平起平坐的現(xiàn)象，形成一組穩(wěn)定之等差數(shù)線，而且增壓器與

7、引 擎之間會(huì)互相影響，當(dāng)一方運(yùn)轉(zhuǎn)受阻的時(shí)候，必定會(huì)藉由皮帶傳輸而影響另 一方的運(yùn)作，這就是機(jī)械增壓器的特性。四雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在典型的二級(jí)可調(diào)增壓系統(tǒng)中，兩臺(tái)渦輪增壓器成串聯(lián)布置。二級(jí) 可調(diào)增壓系統(tǒng)由高壓級(jí)增壓器、低壓級(jí)增壓器、廢氣流量分配閥和空氣 旁通閥組成。高壓級(jí)增壓器為一個(gè)小增壓器，低壓級(jí)增壓器為一個(gè)大增 壓器。如果增壓壓比較高，則需要考慮在壓氣機(jī)間對(duì)增壓空氣冷卻。.按氣缸排列式所有汽缸均肩并肩排成一個(gè)平面，它的缸體和曲軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且使用 一個(gè)汽缸蓋?？捎谩?L”代表。V型發(fā)動(dòng)機(jī)就是將所有汽缸分成兩組，把相鄰汽缸以一定夾角布置一 起，使兩組汽缸形成有一個(gè)夾角的平面，從側(cè)面看汽缸呈V字形的發(fā)

8、動(dòng)機(jī)。V型發(fā)動(dòng)機(jī)的高度和長(zhǎng)度尺寸小，在汽車上布置起來(lái)較為方便。它 便于通過(guò)擴(kuò)大汽缸直徑來(lái)提高排量和功率并且適合于較高的汽缸數(shù)。三. 水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞平均分布在曲軸兩側(cè)，在水平方向上 左右運(yùn)動(dòng)。使發(fā)動(dòng)機(jī)的整體高度降低、長(zhǎng)度縮短、整車的重心降低，車 輛行駛更加平穩(wěn)，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在整車的中心線上，兩側(cè)活塞產(chǎn)生的力矩相 互抵消，大大降低車輛在行駛中的振動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速得到很大提升， 減少噪音。三.按冷卻方式分.水冷發(fā)動(dòng)機(jī)由于水的比熱高，并且在零件與冷卻介質(zhì)間有良好的傳熱性能，因 此現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大多采用水冷卻。采用水作為冷卻介質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)。冷卻液也就是水，由水泵輸送

9、，流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)和水散熱器。風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)，是以空氣作為冷卻介質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)。它在氣缸及缸蓋的 外壁鑄造出一些散熱片，并用冷卻風(fēng)扇使空氣高速吹過(guò)散熱片表面，帶 走發(fā)動(dòng)機(jī)散出的熱量，使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻。四.按燃油供應(yīng)方式分一.電噴發(fā)動(dòng)機(jī)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)是采用電子控制裝置，取代傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)（如 化油 器）來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的供油過(guò)程。如汽油機(jī)電噴系統(tǒng)就是通過(guò)各種傳感器 將發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、空燃比、油門狀況、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、曲軸位置、 車輛行駛狀況等信號(hào)輸入電子控制裝置，電子控制裝置根據(jù)這些信號(hào)參 數(shù)，計(jì)算并控制發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸所需要的噴油量和噴油時(shí)刻，將汽油在一 定壓力下通過(guò)噴油器噴入到進(jìn)氣管中霧化。并與進(jìn)入的空氣氣流

10、混合， 進(jìn)入燃燒室燃燒，從而確保發(fā)動(dòng)機(jī)和催化轉(zhuǎn)化器始終工作在最佳狀態(tài)。 這種由電子系統(tǒng)控制將燃料由噴油器噴入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)稱 為電噴發(fā)動(dòng)機(jī)。.缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴（FSI）就是直接將燃油噴入氣缸內(nèi)與進(jìn)氣混合的技術(shù)。噴 射壓力也進(jìn)一步提高，使燃油霧化更加細(xì)致，真正實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)地按比例 控制噴油并與進(jìn)氣混合，并且消除了缸外噴射的缺點(diǎn)。同時(shí)，噴嘴位置、 噴霧形狀、進(jìn)氣氣流控制，以及活塞頂形狀等特別的設(shè)計(jì)，使油氣能夠 在整個(gè)氣缸內(nèi)充分、均勻的混合，從而使燃油充分燃燒，能量轉(zhuǎn)化效率 更咼。發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)一. 自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)1. 技術(shù)成熟，穩(wěn)定性較高2. 動(dòng)力輸出平順，反映速度快二. 渦

11、輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)1 提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低尾氣排放 2小排量高功率，能夠提供持續(xù)的動(dòng)力三機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于渦輪增壓技術(shù)，機(jī)械增壓完全解決了油門響應(yīng)滯后，渦輪遲 滯和動(dòng)力輸出突然現(xiàn)象，達(dá)到瞬時(shí)油門響應(yīng)，動(dòng)力隨轉(zhuǎn)速線性輸出，增 加駕駛性能能效果。此外，在低速高扭、瞬間加速，機(jī)械增壓技術(shù)都優(yōu) 于渦輪增壓技術(shù)。機(jī)械增壓技術(shù)不需跟發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)連接，不需要 冷卻，免維護(hù)，工作可靠，而且壽命長(zhǎng)。四雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)1 應(yīng)用二級(jí)增壓系統(tǒng)可以獲得更高的進(jìn)氣壓力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和 高原適應(yīng)能力。2采用二級(jí)增壓器，極大地拓寬了增壓系統(tǒng)的流量范圍，可以使柴油 機(jī)滿足高功率、大轉(zhuǎn)矩、低油耗的要求。3采用二級(jí)增壓器，可以對(duì)排

12、氣歧管內(nèi)的廢氣壓力及進(jìn)氣管的增壓壓 力實(shí)施調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)EGR滿足排放要求。4二級(jí)增壓系統(tǒng)如果采用較小慣量的低壓級(jí)增壓器，可以有效的解決 系統(tǒng)加速滯后冋題。五. 直列式發(fā)動(dòng)機(jī)1 .制造成本較低2. 穩(wěn)定性高3. 低速扭矩特性好4. 燃料消耗少5. 尺寸緊湊六. V型發(fā)動(dòng)機(jī)1. 效率較直列型發(fā)動(dòng)機(jī)更高2 較直列型發(fā)動(dòng)機(jī)更穩(wěn)定七水平對(duì)置型發(fā)動(dòng)機(jī)水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是重心低。由于它的氣缸為“平放”， 不僅降低了汽車的重心，還能讓車頭設(shè)計(jì)得又扁又低，這些因素都能增 強(qiáng)汽車的行駛穩(wěn)定性。同時(shí)，水平對(duì)置的氣缸布局是一種對(duì)稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu), 這使得發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平順性比 V型發(fā)動(dòng)機(jī)更好，運(yùn)行時(shí)的功率損耗也是 最小。

13、當(dāng)然更低的重心和均衡的分配也為車輛帶了更好的操控性。八水冷發(fā)動(dòng)機(jī)1. 冷卻效果好2. 冷卻均勻3. 工作可靠4. 不受環(huán)境影響5. 噪聲低九.風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單2. 質(zhì)量輕3. 維護(hù)使用方便4. 對(duì)氣候變化適應(yīng)性強(qiáng)5. 起動(dòng)快6. 不需要散熱器7. 可運(yùn)用于缺水地區(qū)十.電噴發(fā)動(dòng)機(jī)1 功率高2省油3 噪音低4.一次點(diǎn)火率高5 能準(zhǔn)確控制混合器的質(zhì)量，保證缸內(nèi)燃料燃燒完全。十一.缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)1. 缸內(nèi)直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是油耗量低，升功率大。2. 壓縮比高達(dá)12,與同排量的一般發(fā)動(dòng)機(jī)相比功率與扭矩都提高了 10%缺點(diǎn)一. 自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)1. 跟渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比動(dòng)力上有差距。二. 渦輪增

14、壓發(fā)動(dòng)機(jī)1. 動(dòng)力輸出反應(yīng)滯后，平順性有待提升。2. 后期保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用不低。3. 在經(jīng)過(guò)了增壓之后，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)的壓力和溫度都大大升高，因 此發(fā)動(dòng)機(jī)壽命會(huì)比同樣排量沒(méi)有經(jīng)過(guò)增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)要短，而且機(jī)械性 能、潤(rùn)滑性能都會(huì)受到影響，這樣也在一定程度上限制了渦輪增壓 技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。三機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)1. 加速效果不是很明顯，與自然吸氣引擎差別不大。2. 會(huì)損失發(fā)動(dòng)機(jī)部分動(dòng)能，機(jī)械增壓靠皮帶帶動(dòng)，歸根到底驅(qū)動(dòng)力還是 引擎。3. 高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦，影響到轉(zhuǎn)速的提高，噪音大。四雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)1. 需要較大的空間2 價(jià)格比較昂貴3. EGF率控制不如可變?cè)鰤合到y(tǒng)控制靈活4. 在高轉(zhuǎn)速時(shí)相對(duì)于可變?cè)鰤合到y(tǒng)油耗偏高五. 直列型發(fā)動(dòng)機(jī)功率較低，難以適合配備6缸以上的汽車。六. V型發(fā)動(dòng)機(jī)1.結(jié)構(gòu)復(fù)雜2 .成本咼七. 水平對(duì)置型發(fā)動(dòng)機(jī)1. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易制造。2. 橫置的氣缸因?yàn)橹亓Φ脑?，?huì)使機(jī)油流到底部，使一邊氣缸得不 到充分的潤(rùn)滑。3. 護(hù)養(yǎng)成本咼。4. 機(jī)體較寬，不利于布局。5. 活塞水平放置和其自身重力的作用，其水平往返運(yùn)行中的頂部和底 部與缸套的摩擦程度就不一樣，這會(huì)使得缸套的上下兩個(gè)內(nèi)面出現(xiàn) 不同的磨損，底部會(huì)磨損的要多一些。6水平對(duì)置能夠抵消橫向的振動(dòng)，只是一種理想狀況，如果由于積碳 等原因?qū)е職忾T不能完全閉合，也會(huì)造成缸壓不等，